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1、学科教育论文-大学基础化学实验模块化改革初探作者： 毛献萍 李金芳 黄志强【摘要】文章研究以基础化学实验为切入点,在课程体系、教学方法以及管理体制上进行改革。提出模块化实验方法,探讨应用大学基础化学实验教学的可行性和实用性,旨在使学生更好地理解和掌握基础化学实验技术和提高实际动手能力。 【关键词】大学化学 模块化 实验教学 大学基础化学实验是大学化学化工和近化学化工类专业主干基础实验课程,我国大多数高校的化学实验教学是围绕着传统的四大化学(无机化学、分析化学、有机化学和物理化学) 的理论教学展开的,其实验教学的管理职责分属于相应的教研室。这种以化学二级学科为基础、四大化学实验为支柱发展起来的实
2、验教学体系,在系统的严谨性、内容的成熟度以及与化学原理的课堂教学联系紧密上表现出突出的优点。实验课程教学具有跨学科、跨专业、面广量大的特点。根据这一特点,建立了“模块化、多层次”的实验教学新体系,按照实验教学“整体性、基础性、综合性、创新性”的要求,对大学化学实验教学进行一体化设计,将传统的无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验在一级学科层面上进行整合,加强学科间的交叉和融合,通过强化基础训练,优化基本实验内容,适当设置综合性、设计性实验,使学生熟练掌握基本实验操作和实验技能,并在此基础上通过文献查阅、实验设计、方案实施、结果分析、报告总结等过程了解化学学科从事科学研究的一般方
3、法,培养学生初步的科研能力,实验基本操作规范程度提高,对教师目前从事的科研也十分感兴趣,大部分学生加入导师的科研工作,就是新生在假期也留校跟随导师开始最基本的科研训练了。与此同时,导师对学生在毕业论文中表现出的实验能力也给予了肯定。由此可见。新的模块化实验体系对促进学生的实验兴趣。培养科研 ,能力,提高本科教学质量等起了十分积极的作用。 1 大学基础化学实验的现实情况 (1)实验内容上安排不合理,不能反映出时代要求。以四大化学为平台开设的实验中,一些基础实验和基本操作分散在各门实验课中,造成同类型的实验内容的重复现象。而对于教学所需要熟练掌握的基本操作训练的实验数目又不足。在这种体系下的实验教
4、学内容大多依附于课堂理论教学的验证性实验和经典实验,而能够反映学科前沿性的内容以及有利于学生创造性思维培养的研究性、设计性实验少。 (2)实验课程自身的教学作用得不到发挥。由于实验课程是依照理论课程体系设置的, 在具体安排上需要尽量保证与理论课程设置的一致性, 因此实验课程变得成为了课堂教学的补充成分, 而其本身的规律和特点没有被关注,也就很难充分发挥化学实验自身的教学作用。 (3)实验教学方法单一,培养的是“照方抓药”的药剂师型化学人才。实验教学中多采用“抱着走” 的教学方法,实验讲义和实验用品讲解得越来越详尽, 学生“照方抓药”进行操作, 造成学习主动性被抹煞,创新思维和开拓进取的精神得不
5、到培养。 (4)实验教学管理体制问题重重。这种由教研室分管的实验教学管理体制,各自都要求体系的完整,忽视了当前化学和其他学科之间或化学学科内部各二级学科之间相互交叉渗透的特点, 也无法从化学学科发展的总趋势对教学实验的改革作通盘考虑。同时实验管理上自成一体, 造成了过多的课时浪费在了不同实验课的技能训练的低层次循环上。 随着新兴的交叉学科、边缘学科以及新技术、新方法的不断涌现,化学作为自然科学中的一个中心环节,也正在与其它领域发生相互渗透和交叉,这促使化学实验在教学内容、课程体系上必须进行大的变革,以跟上时代不断发展的步伐。现在的化学实验已逐渐从原来所依附的理论课程中独立出来, 和化学理论共同
6、成为现代化学教学的两大支柱。因此,我们必须认真研究化学实验教学的特点和作用,并与当今时代发展的特点相结合,研究化学实验教学面向 21 世纪新的教学模式,研究新模式下化学实验的教学内容和课程体系。 2 大学基础化学实验模块化改革的意义 大学基础化学实验模块化改革,适应本学科发展的趋势和要求,是化学实验教学内容、课程体系改革的基础。可设计出科学合理的化学实验管理体制、实验教学运行模式,完成教学内容、课程体系的更新任务,避免实验教学中的基本技能在多个实验课中重复开设的情况,真正发挥实验教学在素质培养中的作用,提高学生对基本操作技能的认识和掌握程度,提高实验教学的水平和质量。在基础化学实验的综合实验模
7、块,可将教师科研项目渗透到综合实验,建立校内学生实践基地,增加实验教学的实战性,突出地方资源特色,激发学生兴趣,培养和提高学生综合运用知识解决实际问题能力。整个教学过程以及各个模块教学内容之间均实行循序渐进的进阶式教学,避免理论教学和实验教学脱节与重复现象,培养学生具有扎实的基本操作技能和较强的实际动手能力,逐步实现理论课与实验课开设的合理衔接。 模块化教学法(MrS)是 20 世纪 70 年代初由国际劳工组织研究开发出来的以现场教学为主,以技能培训为核心的一种教学模式。臧大进、严宏凤1等认为,随着教育体制改革的不断深人,模块化教学的思想已为职教界普遍接受,如何真正搞好模块化教学,主要涉及思想
8、认识、教材问题、实验内容和实验场地以及教师和学生的综合素质。毛祥庆2把模块化教学用于物理实验教学中,提出多层次的功能模块实验,从深度和广度上使学生开阔了眼界,拓宽了思路,为深入综合分析讨论,提供了大量素材,因而能逐步训练学生按规范撰写科技报告、学术论文。此外,刘德汞、马万山3在高师化学实验课程研究中发现实验课程不仅在课程设置上依附于理论课程,在实验内容和时间上也严重依附于理论课程,由此提出了打破附属、构筑基础、精选内容、形成梯度地调整实验课程体系。陆泉芳、俞洁4在分析当前化学实验教学现状的基础上,构建了实验课程改革的新体系,提出了打破二级学科的限制、整体规划化学实验的新思路,建立按照基础化学实
9、验、综合化学实验、现代化学实验三阶段,每个阶段又分为基础训练实验、综合训练实验和应用性、设计性实验三个层次的“一体化、三阶段、三层次”设立实验课程的新方案。李荣华56丁爱琴7等也在模块化实验教学改革方面进行积极的探索。 综上所述,大学基础化学实验模块化改革研究在我国已有一定的理论基础,但缺乏一套成熟有效的教学管理体制和科学合理的教材。对于我们这一刚升本成功的学院来说,如何在新形势下着力开展基础化学实验研究更是具备了研究的必要性和重要性。 3 主要内容及改革目标 基础化学实验作为化学学科的基础和核心,既有别于理论教学,又与其有着紧密联系,所以实验教学要想充分发挥其功效,就必须在大的化学系统中整体
10、考虑其内容的设置。为此,我们依据模块化教学理论,以人才培养方案制订和落实为出发点,对基础化学实验课程进行模块化改革,建立了基础化学模块化教学课程体系、教学方法和管理体制,构建实验教学资料、教学管理、评价与反馈的信息系统。需要再通过对课题研究的方案进行论证、细化;在综合分析国内外实验教学改革的文献资料基础上,结合本单位实际,对相关的研究成果进行选择吸收与转化;并组织专家进行论证,提出全新的基础化学实验课程体系和实验教学大纲。 3.1 课程体系的改革 化学基础实验室主要承担无机实验、有机实验、分析实验、物化实验、仪器分析实验等 5 门基础课程的实验。实验开出的类型,绝大部分为验证性实验,综合性实验
11、数量少,设计性实验根本没有。为此,在实验课程内容上,首先要树立这种意识:化学实验教学与同期讲授的理论课程应该是既相对独立又相互支撑的关系,理论课程体系以化学原理为主线,实验课程体系则以实验技术要素为主线进行规划。其次在内容编排上,需要更新和改进基础化学实验教学内容,适当减少验证性实验,增加反映科学发展前沿的新的综合性和设计性实验,有利于学生创新精神的培养和综合素质的提高。课程体系在改革目标上,要彻底打破原有的以二级学科为中心的课程结构,。化学专业旧的分割式实验课程体系和教学模式,淡化二级学科,将无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等实验融为一体,根据化学专业教学基本内容和高素质人才培养的要求
12、,制定并实施新的实验模块教学体系。新体系由“化学实验基本技能”、“元素与化合物的定性和鉴别”、“基本化学合成与制备”、“物理量和参数的测定”、“定量和仪器分析”和“综合化学实验”六大模块组成,从基本的化学实验技能的训练出发到有设计性、有目的的综合化学实验。体现多模块、多层次、一体化的安排,实现学科综合,知识与能力的综合。 3.1.1 新的实验教学大纲和课程体系的出台: 需要再通过对大学基础实验研究的方案进行论证、细化;在综合分析国内外实验教学改革的文献资料基础上,结合本单位实际,对相关的研究成果进行选择吸收与转化;并组织专家进行论证,提出全新的基础化学实验课程体系和实验教学大纲。 3.1.2
13、新实验教学体系所涉及的实验室功能的重新定位,实验室的布局和结构的相应改变: 将原有的实验室合并,成立实验教学中心,培养专职实验教师和管理人员,鼓励有责任心有经验的教师从事实验教学,大力提倡把实验教学研究作为一项重要的研究课题,把教师的科研和实验教学有机的结合起来。 3.1.3 一种长效的能够促进学生学习的评价机制: 这种评价过程需要鼓励学生参与,开展自我评估、小组学习时的同伴评估,以及开展学生自我展示等活动,同时引入更多的形成性反馈机制,以增强学生自我评价与相互评价的能力。这种评价机制还需要关注与评价相关的学习过程,弱化由评价带来的学生焦虑心理,以及通过形成性评价与结果性评价分离的办法来提供形
14、成性反馈信息。 3.2 实验教学方法的改革 新的实验体系的建立,对我们的实验教学提出了更高的要求,采取什么样的实验教学方法来提高学生的实验技能,培养学生的创新思维成为亟待解决的当务之急。基于以上的认识,我们在实验教学实践中进行了不断的尝试,根据新实验体系下的不同实验模块各自的特点而采取不同的教学方法着手进行实验教学方法的改革 在实验教学中采用多种教学方法,充分发挥学生自主性,对培养学生创造能力有着非常重要作用。在新实验体系下的我们可依据不同实验模块各自的特点而采取不同的教学方法,从而着手进行实验教学方法的改革。 3.2.1 各个实验模块中的浅层知识问题,通过指导学生收集、查阅资料,自己解决。
15、课堂实验教学中常常会有一些与本节知识有关,即本节知识的生长点,但这些知识又不属于本节必须掌握的内容。为紧扣本次课实验的主题,使知识紧凑,可指导学生自己查找相关资料进行阅读、分析,以成为本节实验课的延续和深化。这样做学生逐渐养成不断探究化学奥秘的习惯。 3.2.2 在“元素与化合物的定性和鉴别”模块教学中,培养学生对实验的观察方法和分析能力的提高分析判断能力。 在“元素与化合物的定性和鉴别”模块教学中,要求教师在实验指导上提出观察的重点,指出观察的正确姿势、动作要领及判断标准。要在每次的实验中保证做到:事先做好充分的准备,实验要求操作规范;对实验中可能出现的问题和学生感兴趣的问题一一列写在小黑板
16、或纸上,实验完成后让学生解答,然后共同分析讨论得出实验结论,并将讨论结果写在实验记录本上。同时提出 12 道课后实验习题。变简单的实验“观看”过程为实验“观察”过程,以培养学生的观察能力和分析判断能力,打好创造的基础。 3.2.3 在实验模块中具有一定难度的问题,通过引导学生讨论,使学生解决有争议的、有难度的问题,并能在这样的探究中找到乐趣。 讨论时,教师要启发学生层层深入地分析问题,疏导思维障碍;纠正思维偏差等。讨论,是培养学生探究能力的很好手段。各个实验模块内容相对独立,我们上课前提出的问题在学生讨论时,一般不会造成思维定势,学生的思维不会受课本的限制,学生可根据已有的知识,想办法解决,最大限度地发挥其创造潜能,调动其探究积极性。 3.2.4 在“综合实验” 模块,采取综合启发式教学法和学习动机的激发方法,充分发挥学生的探究精神,使学生的认知活动按自主探索方式,通过分析、推理设计实验方案,再在教师的实验指导下开展。 综合性实验教学是主张让学生自主地参与知识获得的过程,掌握科学的研究方法,培养创新精神。教师选取一
